Die Erfindung betrifft die Verwendung von Alkyl- und/oder Alkenyl¬ polyalkylenglycolethem als Hilfsmittel bei der Filtration und/ oder Entwässerung von Mineral- und Kohlesuspensionen.

Bei der Aufarbeitung von Erzen fallen häufig Suspensionen an, die vor einer Weiterverarbeitung oder Deponierung entwässert werden müssen. Dies betrifft beispielsweise Mineralkonzentrate, die durch Anreicherungsverfahren, wie z. B. Flotation oder magnetische Sepa¬ ration, gewonnen werden, sowie Kohle und die Berge der Kohleflota¬ tion. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es wünschenswert, daß die

Filtrationsgeschwindigkeit bei der anschließenden Entwässerung der Suspensionen möglichst hoch und der Restwassergehalt des Filterku¬ chens möglichst gering ist. Besondere Schwierigkeiten bereiten bei der Filtration Erze und Kohlen, die einen hohen Feinstkornanteil aufweisen.

Es ist bekannt, daß sich Tenside, wie beispielsweise Dialkylsul- fosuccinate [US 2,266,954] oder Alkylphenolpolyglycolether [Erz- metall 30, 292 (1977)], infolge ihrer oberflächenaktiven Eigen¬ schaften als Hilfsmittel für die Entwässerung von Steinkohlesus¬ pensionen eignen. Bei Einsatz von Tensiden der genannten Art für die Filtration von Mineralsuspensionen tritt bei dem oft im Kreis-

lauf geführten Betriebswasser eine starke Schaumbildung auf, die zur Behinderung anderer Aufbereitungsprozesse führt.

Zur Verbesserung der Filtration von Mineral- und Kohlesuspensionen kommen ferner auch organische Polyelektrolyte, wie z. B. Poly- acryla ide oder Stärkederivate, in Betracht. Derartige Hilfsmittel bewirken zwar häufig eine Steigerung der Filtrationsgeschwindig¬ keit, der Restwassergehalt der Mineralkonzentrate bleibt jedoch unverändert oder wird gegenüber einer Filtration ohne Filtrations¬ hilfsmittel sogar noch erhöht.

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, neue Filtrationshilfsmit¬ tel zu entwickeln, deren Verwendung frei von den geschilderten Nachteilen ist.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Alkyl- und/oder Alkenylpolyalkylenglycolethem der Formel (I),

R3

I

R ¹ -0-(CH ₂ CH0) _n -R ² (I)

in der R*-* für einen geradkettigen oder verzweigten Alkyl-und/oder Alkenylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, R2 für einen geradket¬ tigen oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen oder einen Benzylrest, R3 für Wasserstoff oder einen Methylrest und n für Zahlen von 1 bis 30 stehen, als Hilfsmittel bei der Fil¬ tration und/oder Entwässerung von Mineral- und Kohlesuspensionen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Verwendung von endgruppenverschlossene Polyglycolethern der genannten Art die Filtrationsgeschwindigkeit und den Restwassergehalt von Mineral-

Suspensionen vorteilhaft beeinflußt und mit einer sehr geringen Schaumentwicklung verbunden ist.

Alkyl- und/oder Alkenylpolyalkylenglycolether, die im Sinne der Erfindung besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, enthal¬ ten im Rest R ¹ 12 bis 18 Kohlenstoffatome, im Rest R ² 4 bis 7 Kohlenstoffatome sowie n = 2 bis 10, vorzugsweise 5 bis 7 Ethylen- oxideinheiten.

Alkyl- und/oder Alkenylpolyalkylenglycolether stellen bekannte Substanzen dar, die nach den gängigen Methoden der präparativen organischen Chemie zugänglich sind. Ein Verfahren zu ihrer Her¬ stellung besteht beispielsweise darin, daß man Alkylenoxidaddukte an primäre Alkohole unter den Bedingungen der Williamson'sehen Ethersynthese mit einem Alkyl- oder Aralkylhalogenid umsetzt [Fat. Sci.Technol., 89, 106 (1987)].

Typische Beispiele für primäre Alkohole mit 6 bis 22 Kohlenstoff¬ atomen als Ausgangsstoffe für die Herstellung der Alkyl- und/oder

Alkenylpolyalkylenglycolether sind Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprinalkohol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Pal- mitoleylalkohol, Stearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Gadoleylalkohol, Arachidylalkohol, Behenylal- kohol oder Erucylalkohol. Ferner können diese Alkohole auch als technische Gemische vorliegen, wie man sie beispielsweise durch Hochdruckhydrierung von Methylesterfraktionen auf Basis pflanz¬ licher und tierischer Rohstoffe oder durch Hydrierung von Aldehyd¬ schnitten aus der Roelen'sehen Oxosynthese erhält. Besonders be¬ vorzugt ist technischer Kokosalkohol als Ausgangsstoff für die Herstellung der Polyglycolether.

Die Alkylenoxidanlagerungsprodukte der genannten Alkohole können durchschnittlich n = 1 bis 30 Alkylenoxideinheiten enthalten. Un¬ ter Alkylenoxiden sind hierbei Ethylenoxid und Propylenoxid sowie Gemische von Ethylen- und Propylenoxid zu verstehen.

Als Alkylierungsmittel kommen Alkyl- und Aralkylhalogenide mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise Methylchlorid, Butyl- chlorid oder Benzylchlorid in Betracht. Vorzugsweise wird die Alkylierung mit Butylchlorid oder Benzylchlorid durchgeführt.

Unter den zu entwässernden Suspensionen sind im Sinne der Erfin¬ dung wäßrige Aufschlä ungen von Erzen, z. B. Scheelit, Eisenerze, Abgänge aus der magnetischen Separation von Eisenerzen oder ge¬ waschene Kohle zu verstehen.

Üblicherweise werden die Filtrationshilfsmittel in Mengen von 25 bis 1000 g/t einer Mineral- oder Kohlesuspension, bezogen auf den Feststoffgehalt der Suspension, zugesetzt. Im Sinne der vorliegen¬ den Erfindung ist es vorteilhaft, die Alkyl- und oder Alkenylpoly¬ alkylenglycolether in Mengen von 100 bis 500 g/t einzusetzen.

In Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können als Filtrations¬ hilfsmittel ferner auch Gemische von Alkyl- und/oder Alkenylpoly¬ alkylenglycolethem mit anderen herkömmlichen Entwässerungshilfs¬ mitteln, wie z. B. Sulfosccuinaten oder Polyaerylamiden eingesetzt werden.

Die nachfolgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern ohne ihn darauf einzuschränken.

Beispiele

I. Eingesetzte Filtrationshilfsmittel:

AI) Ci2_i8-Kokosfettalkohol-7 Mol EO-butylether A2) Ci2-i8-Kokosfettalkohol-5 Mol EO-butylether A3) Cχ2_i8-Kokosfettalkohol-10 Mol EO-butylether

Bl) Nonylphenol-10 Mol EO-ether

II. Entwässerung von Mineralsuspensionen

Beispiel 1;

Filtration eines Scheeliterzes. Eingesetzt wurde ein Scheeliterz, dessen Teilchengröße zu 100 Gew.-% kleiner als 25 μ war. Es wurde unter folgenden Bedingungen filtriert:

a) Druckfilter 4 bar

Porengröße des Filters : 0,15 μm Feststoffgehalt der Suspension : 40 Gew.-%

b) Druckfilter 4 bar

Porengröße des Filters : 0,20 μm

Feststoffgehalt der Suspension : 60 Gew.-%

Als Filtrationshilfsmittel wurden 500 g/t des Mittels AI) einge¬ setzt. Die MineralSuspensionen wurden 5 Minuten in Gegenwart des Filtrationshilfsmittels konditioniert. Der Wassergehalt der Mine-

ralsuspension wurde in Abhängigkeit von der Zeit aus der Menge an Filtrat berechnet. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt.

Veroleichsbeispiel VI:

Beispiel 1 wurde ohne Filtrationshilfsmittel wiederholt. Die Er¬ gebnisse der Filtrationsversuche sind in den Tabellen 1 und 2 zu¬ sammengefaßt.

Veroleichsbeispiel V2:

Beispiel 1 wurde unter Einsatz von 500 g/t des Mittels Bl) als Filtrationshilfsmittel wiederholt. Die Ergebnisse der Filtrations¬ versuche sind in den Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt.

Tab.l: Wassergehalt des Filterkuchens bei der Druckfiltration eines Scheeliterzes (Angabe in Gew.-%) Teilchengröße < 25 μm, pH = 10, Filter : 0,15 μm Druckfilter 200 ml Inhalt

Tab.2: Wassergehalt des Filterkuchens bei der Druckfiltration eines Scheeliterzes (Angabe in Gew.-%) Teilchengröße < 25 μm, pH = 10, Filter : 0,2 μm Druckfilter 1 1 Inhalt

Beispiel 2:

Filtration der Abgänge aus der magnetischen Separation eines Ei¬ senerzes. Die Korngröße des überwiegend silikatischen Versuchs¬ materials wies zu 75 Gew.-% eine Korngröße < 100 μm auf. Es wurde unter folgenden Bedingungen filtriert:

Vakuumfiltration 1 bar

Porengröße des Filters : 7,4 μm

Feststoffgehalt der Suspension : 35 Gew.- .*

Als Filtrationshilfsmittel wurden 500 g/t des Mittels A2) einge¬ setzt. Die Mineralsuspension wurde 1 Minute in Gegenwart des Fil¬ trationshilfsmittels konditioniert. Nach Ablauf der Filtrations¬ zeit von 60 Sekunden wurde der Filterkuchen bei 105°C bis zur Ge-

ichtskonstanz getrocknet und der Restwassergehalt durch Diffe- renzwägung bestimmt. Die Ergebnisse der Filtrationsversuche sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

Beispiel 3:

Beispiel 2 wurde unter Einsatz von 500 g/t des Mittels AI) wieder¬ holt. Die Ergebnisse der Filtrationsversuche sind in Tabelle 3 zu¬ sammengefaßt.

Beispiel 4:

Beispiel 2 wurde unter Einsatz von 500 g/t des Mittels A3) wieder¬ holt. Die Ergebnisse der Filtrationsversuche sind in Tabelle 3 zu¬ sammengefaßt.

Veroleichsbeispiel V3:

Beispiel 2 wurde ohne Filtrationshilfsmittel wiederholt. Die Er¬ gebnisse der Filtrationsversuche sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

Veroleichsbeispiel V4:

Beispiel 2 wurde unter Einsatz von 500 g/t des Mittels Bl wieder¬ holt. Die Ergebnisse der Filtrationsversuche sind in Tabelle 3 zu¬ sammengefaßt.

Tab.3: Restwassergehalt des Filterkuchens bei der

Vakuumfiltration von Abgängen der magnetischen Separation

Bsp. Restwasserqehalt Gew.-%

III. Entwässerung von Kohlesuspensionen

Verwendet wurde eine gewaschene Feinkohle die 6,8 Gew.-% Wasser, 3,7 Gew.-% Asche und 27,3 Gew.-% flüchtige Bestandteile enthielt. Die Siebanalyse brachte folgende Ergebnisse :

- 0,5 mm : 1,5 Gew.-%

0,5 - 2,0 mm : 23,1 Gew.-%

2,0 - 6,3 mm : 51,5 Gew.-%

> 6,3 mm : 23,9 Gew.-%

Beispiele 5 bis 7 . Veroleichsbeispiel V5:

Test im Druckfilter. Bei dem verwendeten Druckfilter handelte es sich um eine geschlossene Filternutsehe, die mit dem zu entwäs¬ sernden Gut befüllt wurde. Die Entwässerung erfolgte, indem der Filter unter einen Druck von 3 bar gesetzt wurde. Die Entwässe¬ rungszeit betrug 30 s. Als Filtermaterial wurde ein Filtergewebe mit einer Maschenweite von 0,2 mm eingesetzt. Es wurden 50 g Kohle in jeweils 400 ml der wäßrigen Lösungen der Filtrationshilfsmit¬ tel AI und A2 (Konzentrationen 0,01 und 0,1 g/1) suspendiert und nach einer Einwirkzeit von 60 s filtriert. Die Restfeuchte der entwässerten Kohle wurde nach DIN 51718 durch Trocknung bei 106°C bestimmt (Beispiele 5 bis 7). Zum Vergleich wurde die Filtration ohne Zusatz eines Filtrationshilfsmittels durchgeführt (V5). Die Ergebnisse sind in Tab.4 zusammengefaßt.

Tab.4: Filtration einer Kohlesuspension im Druckfilter

Bsp. Filtrationshilfsmittel Konz. Restfeuchte g/1 Gew.-%

11,6

Legende: Konz. = Konzentration der wäßrigen Lösung des

Filtrationshilfsmittels

Beispiel 8 bis 11. Verαleichsbeispiel V6:

Tests in der Becherzentrifuge. Bei der eingesetzten Zentrifuge handelte es sich um eine Becherzentrifuge, mit der Drehzahlen von 300 bis 3400 UpM und Zentrifugalkennwerte von 15 bis 2000 g er¬ reicht werden konnten. Durch die stufenlose Variation des Zentri- fugalkennwertes konnten sowohl langsam laufende Schwingsiebzentri¬ fugen als auch schnell laufende Dekantierzentrifugen simuliert werden.

Als Siebbelag für die Zentrifuge wurden Lochplatten mit Sieböff¬ nungen von 0,4 bis 4,0 mm verwendet. Die als Filtrationshilfsmit- tel eingesetzten Polyglycolether wurden in Konzentrationen von 0,1 g/1 und 1,0 g/1 in destilliertem Wasser gelöst. Zur Durchführung der Untersuchungen in der Becherzentrifuge wurden jeweils 400 ml der Filtrationshilfsmittellösung in ein Glasgefäß gefüllt. In die-

se Lösungen wurden jeweils 25 g Kohle suspendiert, die in den Be¬ chern der Zentrifuge zuvor eingewogen worden waren. Die Be- netzungszeit betrug jeweils 60 s. Hieran schloß sich zur Vorent¬ wässerung der Proben eine konstante Abtropfzeit von 180 s an. Die Restfeuchten der Kohleproben nach der Vorentwässerung sind in Tab. 5 zusammengefaßt.

Tab.5: Vorentwässerung

Bsp. Filtrationshilfsmittel Konz. Restfeuchte g/1 Gew.-%

V6 ohne 43,6

Legende: Konz. = Konzentration der wäßrigen Lösung des

Filtrationshilfsmittels

Beispiele 12 bis 23. Veroleichsbeispiele V7 bis V9:

Für die Entwässerung in der Becherzentrifuge wurden Zentrifugal- kennwerte von 43, 111 und 389 g (entsprechend den Drehzahlen von 500 UpM, 800 UpM und 1500 UpM) eingestellt. Die Entwässerungsdauer betrug 30 s. Die Ergebnisse sind in Tab.6 zusammengefaßt.

Tab.6: Entwässerung bei verschiedenen Zentrifugalkennwerten

Bsp. Filtrationshilfsmittel

Legende: ZKV = Zentrifugalkennwert

Beispiele 24 bis 39. Veroleichsbeispiele V10 bis V12:

In einer weiteren Versuchsserie wurden Lösungen der Filtrations¬ hilfsmittel in Konzentrationen von 0,1 g/1 und 1,0 g/1 bei einem Zentrifugalkennwert von 111 g (Drehzahl 800 UpM) sowie Entwässe¬ rungszeiten von 5, 10 und 30 s untersucht. Die Ergebnisse sind in Tab.7 zusammengefaßt.

Tab.7: Entwässerung bei verschiedenen Entwässerungszeiten

Bsp. Filtrationshilfsmittel EWD Restfeuchte s Gew.-%

Legende: EWD = Entwässerungsdauer